專利名稱：一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣電極燃料電池，具體涉及一種加快陰極表面空氣流動的燃 料電池裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池由陽極、陰極和離子導(dǎo)電的電解液構(gòu)成，其工作原理與普通的化學(xué)類 電池類似。空氣電極燃料電池采用金屬或者合金做陽極，而其陰極采用空氣電極，其這 類燃料電池可應(yīng)用于電動汽車、筆記本電腦和手機電池中，目前主要應(yīng)用于應(yīng)急電源， 其原理是電化學(xué)反應(yīng)，因此其在工作中會放出熱量，而目前對于燃料電池的研究均沒 有關(guān)注電池的散熱問題，尤其是當(dāng)多級電池并聯(lián)或串聯(lián)使用時，工作中每級電池都在放 熱，會使整個電池組的熱量難以排放，以至于影響到其他零部件的性能及使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種加快陰極表面空氣流動 的燃料電池裝置，以解決多級電池一起使用時，電化學(xué)反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量的散熱 問題，并為空氣陰極電極提供充足的氧氣。為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種加快陰極表面空氣流動 的燃料電池裝置，由多個單級電池組合而成，其中每個單級電池包括電池外殼，上電解 液腔，下電解液腔，位于上電解液腔和下電解液腔之間的電化學(xué)反應(yīng)腔，和插入電化學(xué) 反應(yīng)腔中并通過陽極密封板固定在電化學(xué)反應(yīng)腔中的合金陽極電極板，以及陽極板兩側(cè) 的空氣陰極電極板，空氣陰極電極板通過陰極固定板固定在電化學(xué)反應(yīng)腔的兩側(cè)；所述 的多個單級電池是通過一個卡合結(jié)構(gòu)結(jié)合一體，所述卡合結(jié)構(gòu)為單級電池的上電解液腔 兩側(cè)的外壁上設(shè)置的凸棱和與凸棱相吻合的凹形棱；相鄰的兩級電池通過凸棱和凹形棱 卡合固定，卡合后相鄰單級電池之間的上電解液腔之間的空間形成散熱通道，電化學(xué)反 應(yīng)腔之間的空間形成空氣進氣通道。本發(fā)明所述的卡和結(jié)構(gòu)可以為分別在一個單級電池的上電解液腔外壁上設(shè)置兩 條以上的凸棱，而在其相鄰的單級電池的上電解液腔外壁上設(shè)置對應(yīng)的凹形棱。本發(fā)明所述的卡和結(jié)構(gòu)也可以為在一個單級電池的上電解液腔外壁上分別設(shè)置 凸棱和凹形棱，而在其相鄰的單級電池的上電解液腔外壁設(shè)置相應(yīng)的凸棱和凹形棱。本發(fā)明所述的卡合結(jié)構(gòu)還可以是在上述凸棱上設(shè)置的螺栓固定裝置，所述的螺 栓固定裝置是在一個單級電池的凸棱和下電解液腔上設(shè)置螺孔，在其相鄰的單級電池的 凸棱和下電解液腔上設(shè)置螺栓，兩個相鄰的單級電池通過螺栓固定裝置固定。所述的上電解液腔厚度與其一面?zhèn)缺谏系耐估獾暮穸戎团c下電解液腔的厚度 相等，以保證兩個相鄰的單級電池之間的空間的下端密封，因而使電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的 熱量從各腔體表面散發(fā)到空氣中，并使空氣沿著固定的槽往上流動。所述的凸棱可以設(shè)置在外壁上沿縱向方向上相互平行，也可以成一定的形狀；優(yōu)選的為兩凸棱設(shè)置呈八字形，在凸棱之間的形成下寬上窄的空間。本發(fā)明所述的單級電的電化學(xué)反應(yīng)腔的厚度較上、下電解液腔厚度小。本發(fā)明所述的多級空氣電極燃料電池是多個單級空氣電極燃料電池通過串聯(lián)、 并聯(lián)或串、并聯(lián)方式組合成燃料電池組。本發(fā)明所述的陰極固定板設(shè)有與外界相通的孔，其作用在于使空氣通過該孔進 入到電化學(xué)反應(yīng)腔中，為陰極反應(yīng)提供充足的氧氣。本發(fā)明還可以是在陰極固定板設(shè)置凹凸卡合結(jié)構(gòu)，而在單級電池的上電解液腔 兩側(cè)的外壁上設(shè)有至少一條凸棱，使相鄰的單級電池之間形成一個通道。本發(fā)明的有益效果在于1.本發(fā)明使用的電源采用合金或者金屬做陽極，以空氣為陰極的燃料電池，因 此具有污染小，其不需靠電網(wǎng)儲存電能，能獨立于運行產(chǎn)生電流，因此成本低等優(yōu)點。2.本發(fā)明的多級外循環(huán)式空氣電極燃料電池是多個單級電池通過凸棱和凹形棱 卡合固定組合，使相鄰的單級電池結(jié)合牢固，在使用中不容易散落，方便拆卸。3.本發(fā)明最主要的優(yōu)點在于通過凸棱和凹形棱使多個單級電池相互固定， 并在相鄰的單級電池之間形成一個通道，同時由于上電解液腔厚度與其一面?zhèn)缺谏系耐?棱的厚度之和與下電解液腔的厚度相等，保證了兩個相鄰的單級電池之間的空間的下端 密封，形成一個類似煙囪的結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量從各腔體表面散發(fā)到空氣中，并 使空氣沿著固定的槽往上流動，在散熱的同時實現(xiàn)了熱量通過電池外殼與電解液的熱交 換，并帶動電解液循環(huán)流動，進一步加速了電化學(xué)反應(yīng)，此外由于單級電池位于中間的 電化學(xué)反應(yīng)腔的厚度較上、下電解液腔厚度小，使相互固定的兩個相鄰的單級電池中間 位置的通道的體積較大而形成空氣通道，空氣中的氧氣更快的通過單級電池的側(cè)面進入 到空氣通道中，陰極表面的空氣流動速度得到加快，通過陰極固定板上的孔進入空氣電 極，再到電化學(xué)反應(yīng)腔中的氧氣就越充足，反應(yīng)就越充分、完全，使電極材料達到最大 的利用率。下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明實施例1中帶凸棱的單級電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例1中帶凹形棱的單級電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明兩個單級電池之間的通道剖面圖。圖4為本發(fā)明加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置示意圖。圖5為本發(fā)明實施例2單級電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實施例3單級電池機構(gòu)示意7為本發(fā)明實施例4單級電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，由多個單級電池通組合，其中每 個單級電池包括電池外殼、上電解液腔1、下電解液腔3、金屬或者合金陽極電極、陽極 固定板、陰極固定板、位于上電解液腔和下電解液腔之間的電化學(xué)反應(yīng)腔3以及由金屬或者合金陽極電極將電化學(xué)反應(yīng)腔分成兩個空腔而形成的兩個空氣陰極電極；所述的多 個單級電池是通過一個卡合結(jié)構(gòu)結(jié)合一體，所述卡合結(jié)構(gòu)為單級電池的上電解液腔1兩 側(cè)的外壁上設(shè)置的凸棱11和與凸棱12相吻合的凹形棱；相鄰的兩級電池通過凸棱11和 凹形棱12卡合固定，卡合后相鄰單級電池之間的上電解液腔1之間的空間形成散熱通道 8，電化學(xué)反應(yīng)腔之間的空間形成空氣進氣通道9。所述的上電解液腔1厚度與其一面?zhèn)缺谏系耐估?1的厚度之和與下電解液腔2 的厚度相等，以保證兩個相鄰的單級電池之間的空間的下端密封，因而使電化學(xué)反應(yīng)中 產(chǎn)生的熱量從各腔體表面散發(fā)到空氣中，并使空氣沿著固定的槽往上流動，達到散熱和 使更多氧氣由陰極進入電化學(xué)反應(yīng)腔的目的。實施例1如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其 中各單級電池之間的卡和結(jié)構(gòu)可以為分別在一個單級電池的上電解液腔1外壁上設(shè)置兩 條以上的凸棱11，而在其相鄰的單級電池的上電解液腔外壁上設(shè)置對應(yīng)的凹形棱12。實施例2如圖5所示，一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其中各單級電池之 間的卡和結(jié)構(gòu)為在一個單級電池的上電解液腔1外壁上分別設(shè)置凸棱11和凹形棱12，而 在其相鄰的單級電池的上電解液腔外壁設(shè)置相應(yīng)的凸棱11和凹形棱12。實施例3如圖6所示，一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其中兩凸棱11呈八 字形，在凸棱11之間的形成下寬上窄的空間。實施例4如圖7所示，一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其中各單級電池之 間的是在所述的凸棱11上設(shè)置的螺栓固定裝置111，所述的螺栓固定裝置是在一個單級 電池的凸棱11和下電解液腔3上設(shè)置螺孔，在其相鄰的單級電池的凸棱11和下電解液腔 3上設(shè)置螺栓，兩個相鄰的單級電池通過螺栓固定裝置固定。上述實施例的多級空氣電極燃料電池是多個單級空氣電極燃料電池均可以通過 串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)方式組合成燃料電池組。以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
的一種，上述實施例還 可以為在陰極固定板設(shè)置凹凸卡合結(jié)構(gòu)，而在單級電池的上電解液腔兩側(cè)的外壁上設(shè)有 至少一條凸棱，使相鄰的單級電池之間形成一個通道。另外凸棱可以是兩條也可以是多 條，兩凸棱之間的位置關(guān)系也并不限于平行或者是八字形。所以本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā) 明方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，由多個單級電池組合而成，其中每 個單級電池包括電池外殼，上電解液腔，下電解液腔，位于上電解液腔和下電解液腔之 間的電化學(xué)反應(yīng)腔，和插入電化學(xué)反應(yīng)腔中并通過陽極密封板固定在電化學(xué)反應(yīng)腔中的 合金陽極電極板，以及陽極板兩側(cè)的空氣陰極電極板，空氣陰極電極板通過陰極固定板 固定在電化學(xué)反應(yīng)腔的兩側(cè)，其特征在于所述的多個單級電池是通過一個卡合結(jié)構(gòu)結(jié)合一體，所述卡合結(jié)構(gòu)為單級電池的上 電解液腔兩側(cè)的外壁上設(shè)置的凸棱和與凸棱相吻合的凹形棱；相鄰的兩級電池通過凸棱 和凹形棱卡合固定，卡合后相鄰單級電池之間的上電解液腔之間的空間形成散熱通道， 電化學(xué)反應(yīng)腔之間的空間形成空氣進氣通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特征在于 所述的卡合結(jié)構(gòu)為分別在一個單級電池的上電解液腔外壁上設(shè)置兩條以上的凸棱和在其 相鄰的單級電池的上電解液腔外壁上設(shè)置對應(yīng)的凹形棱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特征在于 所述的卡和結(jié)構(gòu)也為在一個單級電池的上電解液腔外壁上分別設(shè)置凸棱和凹形棱，而在 其相鄰的單級電池的上電解液腔外壁設(shè)置相應(yīng)的凸棱和凹形棱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特征在于 所述的卡合結(jié)構(gòu)是在上述凸棱上設(shè)置的螺栓固定裝置，是在一個單級電池的凸棱和下電 解液腔上設(shè)置螺孔，在其相鄰的單級電池的凸棱和下電解液腔上設(shè)置螺栓，兩個相鄰的 單級電池通過螺栓固定裝置固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特 征在于所述的上電解液腔厚度與其一面?zhèn)缺谏系耐估獾暮穸戎团c下電解液腔的厚度 相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特 征在于所述的凸棱可以設(shè)置在外壁上沿縱向方向上相互平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特 征在于所述的兩條凸棱設(shè)置為呈下寬上窄八字形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特 征在于所述的單級電的電化學(xué)反應(yīng)腔的厚度較上、下電解液腔厚度小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特 征在于所述的陰極固定板為設(shè)有與外界相通的孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其特征在 于所述的卡合結(jié)構(gòu)為分別設(shè)置在一個單級電池的陰極固定板上的凸塊和在與其相鄰的 單級電池的陰極固定板上與所述凸塊相應(yīng)的凹槽，其中在單級電池的上電解液腔兩側(cè)的 外壁上設(shè)有至少一條凸棱，用于相鄰的單級電池之間形成通道。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置。本發(fā)明的一種加快陰極表面空氣流動的燃料電池裝置，其是由多個單級電池通過卡合結(jié)構(gòu)固定成一體，其中每個單級電池包括電池外殼、上電解液腔、下電解液腔、位于上電解液腔和下電解液腔之間的電化學(xué)反應(yīng)腔、金屬或者合金陽極電極、陽極密封板、陰極固定板、空氣陰極電極；其中卡合結(jié)構(gòu)是相鄰單級電池之間的上部空間形成散熱通道，下部空間形成空氣進氣通道。本發(fā)明解決了多級電池一起使用時，電化學(xué)反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量的散熱問題，并為空氣陰極電極提供充足的氧氣，充分利用了電極材料。
文檔編號H01M8/24GK102025006SQ201010525700
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者張學(xué)國, 施建, 石輝, 程炳燁, 馬潤芝 申請人:張學(xué)國, 施建, 石輝, 程炳燁, 馬潤芝